Banbrytande ny elektronmikroskopiteknik som utvecklats vid York JEOL Nanocentre vid University of York tillåter forskare att observera och analysera enskilda atomer, små kluster och nanopartiklar i dynamiska in situ-experiment för första gången.

Det inflytelserika arbetet som utförs i York öppnar slående nya möjligheter för att observera och förstå atoms roll i reaktioner inom många områden inom de fysiska vetenskaperna. Det har också viktiga konsekvenser för nya läkemedel och nya energikällor.

Än så länge, observera reagerande atomer har varit svårt. När man studerar reaktionerna vid katalysatorytan, forskare måste vanligtvis undersöka idealiserade system under vakuumförhållanden snarare än att undersöka verkligheten i en industriell katalytisk process i en gasmiljö.

Dock, i en värld först, direktörerna för York JEOL Nanocentre, Professor Ed Boyes och professor Pratibha Gai, har utvecklat atomupplösning in-situ aberrationskorrigerad miljöskanningstransmissionselektronmikroskopiteknik (in-situ AC-ESTEM) för katalysatorreaktionsstudier under realistiska reaktionsförhållanden.

Med den nya tekniken är det nu möjligt att observera och analysera enskilda atomer, små kluster och nanopartiklar i dynamiska experiment på plats med kontrollerade gasreaktionsmiljöer vid initiala driftstemperaturer upp till 500 ° C under övergående reaktionsförhållanden.

Den banbrytande forskningen utfördes helt vid York JEOL Nanocentre - ett stort långsiktigt samarbete mellan universitetets avdelningar för kemi, Fysik och elektronik, europeiska unionen, Yorkshire Forward och ledande elektronoptiktillverkaren JEOL - rapporteras i Annalen der Physik (Berlin).

Professor Gai, Meddirektör för York JEOL Nanocentre och professor i elektronmikroskopi med stolar i Yorks avdelningar för kemi och fysik, sade:"Vår forskning öppnar spännande nya möjligheter för att observera och studera reagerande atomer, de grundläggande grundläggande byggstenarna i materia, i många reaktioner och är särskilt viktigt för utvecklingen av nya läkemedel och nya energikällor. "

Teamet av forskare i York, som inkluderar Michael Ward och Dr Leonardi Lari, har framgångsrikt avbildat enskilda platina atomer på kolstöd i en reagerande katalysator under kontrollerad atmosfär och temperaturförhållanden.

Professor Boyes, Meddirektör för York JEOL Nanocentre, med stolar i Yorks avdelningar för fysik och elektronik, sade:"Platina på kolstöd är viktigt i många tillämpningar inom den kemiska industrin, inklusive i energikällor som bränsleceller och är ett informativt modellsystem mer allmänt."

Arbetet finansierades av Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC).